呼吸机呼气末正压输出误差的测量不确定度评定

魏贤莉，刘虔铖

(广东食品药品职业学院，广州 510520)

1 概述

2020年08月18日，国家卫健委等相关部门公布了《新型冠状病毒感染肺炎诊疗方案(试行第八版)》，其中要求如果氧合指数(PaO2/FiO2，即动脉血氧分压与吸氧浓度之比)<150 mmHg，可以考虑气管插管，实施有创机械通气。但是，有些新型冠状病毒肺炎重症患者的低氧血症的临床表现并非很典型，不能根据氧合指数来判定是否能气管插管和有创机械通气，需结合重症患者的临床体征、症状及肺功能情况进行综合判定。但是，如果氧合指数低而患者没有及时气管插管和有创机械通气就会带来很大的危害，合理时机的气管插管和有创机械通气是新型冠状病毒肺炎重症患者很好的治疗手段。如果有创机械通气的呼气末正压(PEEP)过高，可能会导致气压伤，所以要考虑是否部分患者肺可复张性较差，如果过差，呼气末正压(PEEP)就不能太高，应避免气压伤[1]。方案中的机械通气即呼吸机，其在新冠肺炎治疗中发挥着非常重要的作用。

呼吸机可以替代人或辅助人进行呼吸运动，达到呼吸功能，增加肺通气量(包括每分钟静息通气量、最大通气量、用力肺活量)，提高肺通气动力，改善呼吸功能，减少呼吸耗能及心脏负担。呼吸机的基本原理是用人工机械办法建立肺部与大气压之间产生的压力差、从而实现人工增强呼吸肌的舒缩活动、强制进行人工呼吸的过程[2]。

呼气末正压(PEEP)可以理解为是肺泡的支架，它的作用是防止肺泡塌陷，减少肺不张及肺内分流，使肺泡在呼气末保持复张状态。在PEEP的治疗中，要尽可能地连续使用，避免肺泡产生剪切力，造成肺泡损伤更严重。患有重症支气管哮喘疾病、呼吸衰竭、慢性阻塞性肺病的患者，使用最佳呼气末正压，会使其获得最好的氧合作用，副作用会更小。相关研究表明，呼气末正压(PEEP)是危重SARS并发ARDS的病人的主要治疗方法。呼吸机准确的呼气末正压输出值是保证以上治疗的关键，为了保证其准确性，提出了呼吸机PEEP的输出误差的测量不确定度的数学模型、标准不确定度分析及评定、扩展不确定度的评定方法及测量不确定度的表示。

根据国家计量校准规范JJF 1234-2010《呼吸机校准规范》呼气末正压的校准方法，在标准器-呼吸机质量检测仪(PF-300)正常工作的情况下，对一稳定的呼吸机(型号规格T Bird Series；仪器编号AGT04281)的呼气末正压参数进行测量，在PCV/VCV模式下，对呼吸机器设置值1.0 kPa进行测量，计算呼吸机在该校准点的输出误差[3-7]。

2 评定方法

2.1 数学模型

Δ—呼气末正压输出误差，(%)；

A—呼吸机示值，(kPa)；

B—呼吸机检测仪示值，(kPa)。

2.2 方差与灵敏系数

方差：uc2(Δ)=c2(A)u2(A)+c2(B)u2(B)

3 标准不确定度分析及评定

3.1 质量检测仪引入的标准不确定度分量u(B)

校准规范对呼吸机检测仪的技术要求是最大允许误差±0.05 kPa，即呼吸机检测仪的误差在±0.05 kPa内，估计按均匀分布，即:

3.2 被检仪器测量引起的不确定度分量u(A)

被检仪器分辨力引起的不确定度分量u1(A)。数显仪器分辨率为0.01 kPa，均匀分布，得到:

测量重复性引起的不确定度分量u2(A)。3次测量流量为1.0 kPa的流量，测量值如下(kPa)：1.03，1.02，1.01，平均值1.02。重复性引入的不确定度分量u2(A)为：

以上二项合成：

u(A)=[u12(A)+u22(A)]1/2=[(0.002 9)2+(0.012)2]1/2= 0.012 kPa

3.3 合成标准不确定度的评定

=3.0%

3.4 扩展不确定度的评定

呼吸机PEEP示值误差的扩展不确定度为：

U95=k×uc(Δ)=2×3.0%=6.0%

3.5 测量不确定度的表示

示值误差的测量不确定度的表示U=6.0%；k=2。

4 结论

提供了呼吸机PEEP输出误差的测量不确定度的数学模型、标准不确定度分析及评定、扩展不确定度的评定方法及测量不确定度的表示。通过上述评定方法，可以对呼吸机PEEP校准进行不确定度的分析，以保证呼吸机PEEP输出误差的校准结果的准确可靠。